(57)【要約】  【課題】  本発明は、リングと遊び歯車との間の摩擦係数が同期化過程の開始時及び終了時において最適摩擦係数が得られるシンクロナイジング・リングを提供する。  【解決手段】  本発明に係る軸方向歯１６が設けられたテーパ内部孔１４を備えたシンクロナイジング・リングに関する。該シンクロナイジング・リングは前記テーパ内部孔１４周面上に複数の軸方向溝３０を備えており、各軸方向溝３０は少なくとも三本の軸方向歯１６に対応する周方向幅を有しており、二つの軸方向溝３０は少なくとも十本の軸方向歯１６に対応する寸法により隔てられている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向歯（１６）が設けられたテーパ内部孔（１４）を備えたシンクロナイジング・リングにおいて、前記テーパ内部孔周面上に複数の軸方向溝（３０）を備えており、各軸方向溝は少なくとも三本の軸方向歯に対応する周方向幅を有しており、二つの軸方向溝は少なくとも十本の軸方向歯に対応する寸法により隔てられていることを特徴とするシンクロナイジング・リング。
【請求項２】
各軸方向溝（３０）の断面は矩形又は台形であることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項３】
前記軸方向溝（３０）の個数は６以上であることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項４】
リング周面上の前記軸方向溝（３０）は前記テーパ内部孔（１４）周面上に均一に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項５】
前記軸方向歯（１６）の頂点は０．２ミリメートルより狭い幅を有した平面（１７）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項６】
前記軸方向歯（１６）のピッチは０．７ミリメートルより短いことを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項７】
前記軸方向歯（１６）の高さは０．４ミリメートルより低いことを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項８】
焼結されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のシンクロナイジング・リング。
【請求項９】
鋼から作られていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のシンクロナイジング・リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はギアボックス内で使用されるタイプの焼結シンクロナイジング・リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のギアボックスは、歯車が夫々に配置されている入力軸及び出力軸を備えている。入力軸により支持される各歯車は一般的に、出力軸により支持される歯車と取外し不能に噛合する。歯車が噛合していない場合、即ち死点において、噛合する各歯車対のうち遊び歯車と呼ばれる一つの歯車は関連する軸に対して自由回転を行う。
【０００３】
歯車比の選択にあっては、遊び歯車の一つを関連する軸に固定する。これは特に、遊び歯車のドッグと噛合して該遊び歯車を軸に固定することが可能なドッグを備えており選択されるべき遊び歯車を支持する軸により回転される滑り歯車を用いて行われる。滑り歯車ドッグの遊び歯車ドッグとの噛合を柔軟且つ円滑に実施するために、歯車及び軸の回転速度は均一化される必要がある。従って、遊び歯車と協動して、摩擦によって徐々に遊び歯車を、滑り歯車のドッグが遊び歯車のドッグと噛合する前の軸回転速度と同じ回転速度にすることが可能なシンクロナイジング・リングを提供する。
【０００４】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は夫々、従来のシンクロナイジング・リングの正面図及び拡大部分断面図である。シンクロナイジング・リングは、速度均一化段階の間に滑り歯車（不図示）の押圧力が加わるその外面に沿って傾斜路１０を備えている。図１（Ｂ）で明らかなように、傾斜路１０はリングの高さの部分のみに沿って延伸しており、その一端を平らにしてある。リングは更に、傾斜路１０に接続する薄肉外面領域１２を備えている。
【０００５】
図１（Ｂ）で明らかなように、シンクロナイジング・リングにはテーパ中央孔１４が設けられており、最大径は傾斜路１０側にある。テーパ孔はリングの軸方向並進運動により遊び歯車のテーパエンドと協動して、テーパ部の速度が均一化されるまで摩擦によりリング及び歯車の高速な同期化を確実に行うことを目的としている。
【０００６】
シンクロナイジング・リングを形成するために真鍮又は真鍮ベース合金を使用することが知られている。真鍮は実際にシンクロナイジング・リングと遊び歯車との間に、特に同期化段階の終了時において適当な摩擦係数を提供する。
【０００７】
摩耗及び目詰まりを避けるためにギアボックスの構成要素は一般的に注油される。しかしながら、歯車及びシンクロナイジング・リングのテーパ部の注油は、前記二つの構成要素の互いに対する同期化を高速に行いたいという要望と相いれない。
【０００８】
シンクロナイジング・リング及び歯車の同期化を改良するために使用される従来の解決策にあっては、シンクロナイジング・リングのテーパ孔１４の位置にねじ切りを設ける。このようなねじ切りにより、シンクロナイジング・リング及び歯車のテーパエンドが互いに接近するときに潤滑油を効果的に排出することが可能になり、またリングを遊び歯車に対してより高速に同期化させることが可能になる。更に、テーパ孔の位置に配置された軸方向溝によりねじ切りを完成させることが知られている。
【０００９】
このようなシンクロナイジング・リングの不利点は、それが比較的複雑な製造工程を必要とすることにある。多くの逃げ溝面を設けるねじ切りは実際に単一の鋳込み又は焼結操作により得ることができず、従って更なる機械加工過程が必要になり、その結果リング製造コストは増加する。従って、その成形を単一の鋳込み又は焼結操作で行うことを可能にする特定の形状を有したシンクロナイジング・リングを定義することが望まれる。
【００１０】
真鍮又は真鍮ベース合金からなる上述のシンクロナイジング・リングにおける別の不利点は、シンクロナイジング・リングの深刻な摩耗がドッグの位置で観察され、その結果リングの寿命が短くなりがちであることにある。これは本質的に、使用される真鍮又は真鍮合金の機械的耐性に起因する。従って、製造コストが真鍮より低く、改良された機械的耐性を有する、真鍮とは異なる材料を使用したシンクロナイジング・リングの形成が可能になることが望ましい。製造コストが一般的に真鍮の製造コストより低く、改良された機械的耐性を有する、鋼を使用したシンクロナイジング・リングの形成が可能になることが望ましいであろう。
【００１１】
単一の鋳込み又は焼結操作でシンクロナイジング・リングを形成するためには、本願出願人により出願された欧州特許出願公開第０９６５７６９号明細書に記載されているように、孔１４の表面に亘って規則正しく軸方向歯１６を図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示されるように設けてもよい。軸方向歯１６は実際に逃げ溝の無い表面を提供するため、更なる機械加工操作を要せずに焼結又は鋳込みにより得られる。特に鋼を使用したシンクロナイジング・リングの形成を可能にしつつ適正な摩擦特性を得るために、リングと歯車のテーパエンドとの間の目詰まり現象を防止する、リングの軸方向に沿って軸方向歯１６が設けられる。
【００１２】
図２は、継続時間ΔＴの同期化過程におけるシンクロナイジング・リングと歯車のテーパエンドとの間の摩擦係数μの変動曲線を示す。点線２０による曲線は同期化過程における摩擦係数の望ましい変動を示しており、中央ねじ付きテーパ孔を備えた真鍮シンクロナイジング・リング及び鋼テーパエンドに対する摩擦係数の変動に大凡一致する。このような曲線に関して、摩擦係数μは最適摩擦係数μOPT に向けて急増し、この値で一定になる。最適摩擦係数は、高速な同期化を可能にするのに十分高い摩擦係数と目詰まりを避けるのに十分低い係数との妥協点に相当する。
【００１３】
図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）に示されるシンクロナイジング・リング、即ち軸方向歯１６を備えた中央孔１４を有する鋼シンクロナイジング・リングに対する摩擦係数の変動は実線で曲線２２により示されている。最適係数μOPT に至るまでの摩擦係数の増加は曲線２０よりも遅く、また同期化の終了時において摩擦係数は最適係数μOPT を上回りがちであることがわかる。従って、摩擦係数が最適係数μOPT より小さい値を維持する傾向にある、ねじ付き内部孔を有した鋼シンクロナイジング・リングにより観察され得るのとは実質的に相反する現象が同期化の終了時において観察される。
【００１４】
曲線２２に関して、摩擦係数が最適係数μOPT に達するまでにかかる遅延は、同期化の開始時におけるリング及び歯車の効率の悪い同期化として解釈され、同期化過程の短い継続時間を考慮すれば望ましくない。更に、同期化過程の終了時において摩擦係数が達する値は、シンクロナイジング・リングと歯車のテーパエンドとの間の静止摩擦係数又は密着係数に相当しており、従ってシンクロナイジング・リングを歯車のテーパエンドから分離するために実質的に必要とされることになる力を表す。従って、このような値が高すぎるのは望ましくない。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９６５７６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、リングと遊び歯車との間の摩擦係数が同期化の終了時において最適摩擦係数の水準に安定する、軸方向歯を有したシンクロナイジング・リングを得ることにある。
【００１６】
本発明の別の目的は、リングと遊び歯車との間の摩擦係数が同期化過程の開始時において最適摩擦係数に向けて急増するシンクロナイジング・リングを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するために、本発明は、軸方向歯が設けられたテーパ内部孔を備えており、該テーパ内部孔周面上に複数の軸方向溝を備えており、各軸方向溝は少なくとも三本の軸方向歯に対応する周方向幅を有しており、二つの軸方向溝は少なくとも十本の軸方向歯に対応する寸法により隔てられているシンクロナイジング・リングを提供する。
【００１８】
本発明に係る別の実施の形態によれば、各軸方向溝の断面は矩形又は台形である。
【００１９】
本発明に係る別の実施の形態によれば、軸方向溝の個数は６以上である。
【００２０】
本発明に係る別の実施の形態によれば、リング周面上の軸方向溝はテーパ内部孔周面上に均一に配置されている。
【００２１】
本発明に係る別の実施の形態によれば、軸方向歯の頂点は０．２ミリメートルより狭い幅を有した平面を備えている。
【００２２】
本発明に係る別の実施の形態によれば、軸方向歯のピッチは０．７ミリメートルより短い。
【００２３】
本発明に係る別の実施の形態によれば、軸方向歯の高さは０．４ミリメートルより低い。
【００２４】
本発明に係る別の実施の形態によれば、シンクロナイジング・リングは焼結されている。
【００２５】
本発明に係る別の実施の形態によれば、シンクロナイジング・リングは鋼から作られている。
【００２６】
本発明の前記その他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した特定の実施の形態に関する以下の非限定的な記載において詳述されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係るシンクロナイジング・リングは軸方向歯１６を有する内部孔１４を備えている。実際には、得られる最も鋭い頂点でも、使用される製造技術に応じた平面又は丸みを備えている。焼結工程によれば、０．２ミリメートルより小さい、一般的には０．１ミリメートルオーダーの平面１７を備えた頂点が得られる。図１（Ｃ）に示されるリング例において、軸方向歯は０．６ミリメートルのピッチ及び０．３ミリメートルの高さを有している。このような寸法は当然可変のものであるが、一般的には０．２ミリメートルより小さい平面、０．７ミリメートルより短いピッチ、及び０．４ミリメートルより低い高さが選択される。
【００２８】
本発明によれば、中央テーパ孔１４の位置には軸方向歯１６に加えて、中央テーパ孔１４の軸に沿って延伸する複数の軸方向溝３０が設けられる。リング軸に垂直な面において、各軸方向溝３０は、少なくとも三本の軸方向歯１６に対応する円弧の長さより長い円弧幅を有している。例えば、略５０ミリメートルの平均径を有した中央テーパ孔１４を有するシンクロナイジング・リングに対して、各軸方向溝３０は数十本の軸方向歯１６に対応する円弧の長さより短い円弧幅を有している。当然、各軸方向溝３０が延伸する円弧の長さの上限はシンクロナイジング・リングの中央テーパ孔１４の平均径により決まる。シンクロナイジング・リングの軸に垂直な面における軸方向溝３０の断面は例えば矩形、台形、Ｖ字型、Ｕ字型等である。軸方向溝３０の断面は全て同一であることが望ましい。軸方向溝３０の個数及びそれらの相対位置は、特に同期化過程においてドッグ１０に与えられる歪みによって異なる。しかしながら、二つの軸方向溝３０は少なくとも十本の軸方向歯１６に対応する寸法により隔てられている。図３（Ａ）に示される例においては、中央テーパ孔１４の周面上に均一に配置された九つの軸方向溝３０が示されている。本発明に係る軸方向歯１６を有したシンクロナイジング・リングは少なくとも６つの軸方向溝３０を備えている。
【００２９】
本願出願人は、複数の軸方向溝３０の存在により所定量の油を維持することが可能になり、従って同期化過程の終了時においてシンクロナイジング・リングと遊び歯車との間の摩擦係数の急激な上昇を避けるのに十分な油膜がシンクロナイジング・リングの軸方向歯１６と遊び歯車のテーパエンドとの間に維持されることを示した。その結果、同期化過程の終了時において摩擦係数は実質的に一定であり最適摩擦係数μOPT に等しい状態が続く傾向にある。
【００３０】
本願出願人はまた、軸方向歯１６と関連する軸方向軸方向溝３０の存在により同期化過程の開始時において油膜をより良好に排出することが可能になり、その結果、摩擦係数の最適摩擦係数μOPT に向けたより高速な増加が引き起こされることも示した。
【００３１】
従って複数の軸方向溝３０の存在により、図２に示される摩擦係数の変動曲線２２を最適曲線２０へ向かうように修正することが可能になる。
【００３２】
本発明に係るシンクロナイジング・リングは、リングの寿命を延ばすために、真鍮の機械的耐性に対して改良された機械的耐性を有する鋼から形成されることが好ましい。
【００３３】
本発明に係るシンクロナイジング・リングは焼結されることが望ましいであろう。実際に軸方向溝３０の形状は逃げ溝を示さないように選択されてもよく、その結果、単一の製造過程で完成されるリングを得ることが可能になる。
【００３４】
このように本発明に係る少なくとも一つの例示的な実施の形態を説明してきたが、当業者は容易に種々の変更、修正及び改良を思い付くであろう。このような変更、修正及び改良は本発明の精神及び範囲に含まれるよう意図されている。従って、上述の説明は単なる例であって、限定することを意図したものではない。本発明はクレーム及びその等価な要素において定義されるようにのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】軸方向歯を有した従来のシンクロナイジング・リングの正面図（Ａ）、拡大部分断面図（Ｂ）及び詳細図（Ｃ）である。
【図２】二つのリング例に対する同期化過程におけるシンクロナイジング・リングと遊び歯車との間の摩擦係数の変動を示す図である。
【図３】本発明に係るシンクロナイジング・リングの形成例の正面図（Ａ）及び簡易断面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００３６】
１４  テーパ内部孔
１６  軸方向歯
１７  軸方向歯の頂点における平面
３０  軸方向溝
【図１】
2005121226.tif 000003
【図２】
2005121226.tif 000004
【図３】
2005121226.tif 000005